GEOLOGA ESTRUCTURAL Profesor Elas Rojas Gelogo UIS CONCEPTOS

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Profesor: Elías Rojas Geólogo UIS

CONCEPTOS BÁSICOS GEOLOGÍA (Del griego, geo : “tierra”, - logía: “conocimiento de”) Ciencia que trata acerca del origen del planeta, La Tierra, su forma, la materia que lo configura y los procesos que actúan o han actuado sobre el. FUNDAMENTOS DE LA GEOLOGÍA • DETERMINAR LA EDAD DE LA ROCA • RECONSTRUIR LAS CONDICIONES PALEOGEOGRAFICAS • RESTAURAR LOS MOVIMIENTOS TECTÓNICO QUE AFECTAN O HAN AFECTADO A LA CORTEZA TERRESTRE. • DETERMINAR LAS ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA Conocer el interior de la Tierra, su estructura y su composición, no es una tarea fácil. Los métodos DIRECTOS (minas, perforaciones, …) solo permiten conocer una mínima parte de nuestro planeta: Unos 15 Km de los 6370 Km que hay hasta el centro de la Tierra. corteza manto núcleo Los métodos que mejores resultados han dado son los indirectos, y entre ellos destaca el método sísmico.

El método sísmico se basa en los cambios en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Básicamente las ondas P y las S. Velocidad (m/s) EL MÉTODO SÍSMICO Velocidad (m/s) Estos cambios en la velocidad se producen cuando las ondas atraviesan medios de distinta composición química, o que tienen un estado de agregación diferente: sólido, fluido, líquido. Por ejemplo, cuando corremos por la arena llevamos una velocidad distinta que si lo hacemos por una acera, o por el agua. La representación gráfica de la velocidad de propagación es lo que llamamos sismograma. Si la velocidad con la que se propagan no cambiara querría decir que el medio que atraviesan es homogéneo. No hay capas diferentes.

Wiechert-Lehmann 12 Gütemberg 14 Repetti V (Km/s) Conrad Mohorovicic SISMOGRAMA Y ESTRUCTURA INTERNA ondas P Canal de baja velocidad 10 corteza superior inferior manto externo 6000 5000 1000 2 A los cambios de velocidad se le denominan “discontinuidades”, existiendo 2 primarias, que determinan la corteza, el manto y el núcleo, y 3 secundarias, que subdividen a su vez a éstas. 4000 4 ondas S 3000 6 2000 8 interno núcleo Km

PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS SÍSMICAS se producen dos tipos de ondas: n Ondas internas o de cuerpo n n n Ondas primarias (P) Ondas secundarias (S) Ondas superficiales o largas (L) n n Ondas LOVE Ondas RAYLEIGH

Ondas S: n Transversales (de cizalla) n Velocidad de propagación menor que la de las ondas P (en general, Vp = 1. 732 Vs). Dirección de propagación – vista en planta

Ondas P: n Longitudinales (compresión) n Velocidades altas: entre 2 Km/s en sedimentos y 5 a 6 Km/s en roca dura Dirección de propagación – vista en planta

Ondas superficiales o largas Ondas Love: ondas de cizalla en el plano horizontal. Ondas Rayleigh: ondas de cizalla en el plano vertical. Ondas Rayleigh – vista en corte, transportan 70% a 80% de la energía total, según Du Pont este tipo de ondas constituyen el mayor riesgo potencial de daños.

LITOSFERA ESTRUCTURA DE LA TIERRA CORTEZA CONTINENTAL MESOSFERA 1000 Km Disc. Repetti MANTO INFERIOR Disc. Gütemberg 5. 160 Km ENDOSFERA 2900 Km NÚCLEO EXTERNO Disc. Lehman-Wiechert NÚCLEO INTERNO 6370 Km ESTRUCTURA GEOQUÍMICA ESTRUCTURA DINÁMICA 400 Km Disc. Conrad CORTEZA OCEÁNICA Disc. Mohorovicic Canal de baja velocidad MANTO SUPERIOR

El Núcleo n dividido en 2 capas: núcleo interno sólido y a núcleo externo líquido. El Manto La mitad de la parte de la tierra n Constituido de minerales ricos en hierro, magnesio, silicio y oxígeno. n

La Corteza rica en O y Si con pocas cantidades de Al, Fe, Mg, Ca, K y Na. n Dos tipos de corteza: la corteza oceánica y la continental n corteza oceánica se compone de rocas relativamente densas: basalto n corteza continental constituida por rocas de menor densidad, tales como andesitas y granitos. n

GEOFISICA El objetivo de la geofísica es deducir las propiedades físicas de La Tierra, junto a su composición interna, a partir de diversos fenómenos físicos. Estudia el campo geomagnético, el paleomagnetismo en rocas y suelos, los fenómenos de flujo de calor en el interior terrestre, la fuerza de la gravedad y la propagación de ondas sísmicas (sismología). La geología estructural se basa en la geofísica reconociendo estructuras geológicas del subsuelo por medio de la sísmica GEOLOGÍA ESTRUCTURAL La Geología Estructural es una rama de la geología que estudia las deformaciones de la corteza terrestre, y a las causas que las originaron. Un término sinónimo de Geología Estructural es “Tectónica” (del griego tektôn, constructor). El interior de La Tierra está en constante actividad, como lo demuestran principalmente los terremotos y las erupciones volcánicas. Las fuerzas internas que causan estos fenómenos son las que ocasionan las deformaciones de las rocas

RAMAS DE LA GEOLOGÍA ESTRUCTURAL SISMOTECTÓNICA: Estudia la correlación entre la sismicidad y la actividad tectónica actual. MICROTECTÓNICA: Estudia las estructuras visibles en un afloramiento, muestras de mano y microscópica Ej: fracturas, estrías, NEOTECTÓNICA: Estudia los procesos de deformación y dislocamiento que han ocurrido en la corteza terrestre durante El cuaternario , haciendo énfasis en los procesos desarrollados en la actualidad Deformación: cualquier cambio en la posición o en las relaciones geométricas internas sufrido por un cuerpo Como consecuencia de la aplicación de un campo de esfuerzos. Principio de la deformación Toda deformación es siempre posterior a la capa que está deformada.

Ley de las inclusiones • Establece que los fragmentos de otras rocas contenidos dentro de un cuerpo rocoso son más viejos que la roca que los contiene. Se aplica a rocas clásticas, lavas (fragmentos accesorios) e intrusiones (Xenolitos) Relaciones de corte • Cuando cuerpos de roca ígnea aparecen dentro de otras rocas indican que estas últimas son más viejas que el magma que las intruyó. A su vez este principio puede ser aplicado a fallas, donde se reconoce que éstas son más jóvenes que las rocas que cortan.

ESFUERZOS Y DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS Esfuerzo: cantidad de fuerza que actúa sobre una unidad de roca para cambiar su forma o volumen, o ambas cosas. La reología es el estudio del comportamiento de los materiales sometidos a un esfuerzo. La reología de los materiales de la corteza terrestre depende de tres factores principales: la temperatura, la presión hidrostática y la velocidad de deformación. La relación entre la temperatura y la profundidad es definida por el gradiente geotérmico local que puede variar mucho según el contexto geodinámico. La evolución de los materiales en función de la profundidad puede, entones variar enormemente y dar perfiles de resistencia de la corteza muy diferentes y por lo tanto, estilos tectónicos variados. Flujo térmico n n a) b) desde el punto de vista magmático: el magma está controlado por los distintos flujos térmicos El flujo calórico (Q) "Heat flux" (q = K dt/dx µcal/cm 2) de una región depende de: capacidad de conducción de la roca (k). diferencia de temperatura en función de la prof.

Modos de transmisión del calor (Q): el concepto de flujo térmico terrestre n n Para determinar el gradiente térmico en la litosfera terrestre, debe conocerse, aunque sea someramente, como se transmite el calor desde regiones con mayor temperatura a otras más frías. Estos mecanismos de transmisión del calor dependen de las características del medio que lo transmite. Así, en el vacío el calor se puede transmitir por radiación exclusivamente; en un gas o líquido de baja viscosidad lo hace por convección (e. g. agua hirviendo en un cazo); y en un sólido opaco el calor se transmite por conducción exclusivamente.

las rocas pueden presentar tres comportamiento ante un esfuerzo o deformación, que son plásticas, dúctil y frágil Este comportamiento va a depender de tres factores principales : - El medio en el que se encuentra la roca: Según en que condiciones de Presión y Temperatura se encuentra el material. - La resistencia de los materiales si la roca es poco resistente es probable que fluya a las mimas condiciones que otras rocas más resistentes se rompen. Las rocas poco resistentes son por ejemplo: el yeso, el mármol, las limolitas. Las más resistentes son las cuarcitas, granito, y gnéises. -El tiempo. -elástica. Es la que adquiere un cuerpo sólido que al dejar de obrar los efectos . físicos recupera su forma original • Plásticas : inicialmente no se deforman, sino hasta un esfuerzo mayor y la deformación es permanente. • Frágil: se rompe antes de sufrir una deformación permanente, sin tener un comportamiento plástico. • Dúctil: tiene un comportamiento inicial plástico, absorbiendo el esfuerzo llegando a tener una deformación permanente sin romperse, pero si el esfuerzo continua se rompe

Figura 51. Bloque sometido a compresión: A. comportamiento frágil o rígido, B. comportamiento plástico de la muestra, C. material con características intermedias. Figura 52. Relaciones esfuerzo ( ) - deformación ( ) de las rocas: A comportamiento elástico; B comportamiento plastoelástico; C comportamiento elastoplástico; D comportamiento plasto-elastoplástico.

Deformación de las rocas Todas las rocas se comportan de la siguiente manera al sufrir esfuerzos … Límite elástico Límite de rotura

Las Rocas Igneas: Solidificadas de material fundido, bien sea magma bajo la superficie (intrusivas - granito) o en la superficie (extrusivas - lava) Rocas Sedimentarias Formadas por la acumulación de pequeños granos de minerales depositados por el agua, viento o hielo (ej. Areniscas, calizas, shale) Rocas Metamórficas Son resultado de la transformación de rocas ígneas o sedimentarias al se sometidas a alta presión y temperatura (metamorfismo). Ejemplo: Caliza => Mármol

Rocas Sedimentarias 1. Transporte de sedimentos por algún medio: Agua, viento o en masa (gravedad) Depositadas por el agua Ambientes Marinos Ambientes Continentales

Rocas Sedimentarias Depositadas por el viento

Rocas Sedimentarias Transporte en masa Slumps Turbiditas

Rocas Sedimentarias 2. Sedimentos depositados generalmente en capas horizontales (estratos) siguiendo la ley se superposiciòn.

Rocas Sedimentarias Cada nivel representa un momento de la historia geológica y contiene informacion sobre el medio de transporte, el clima, seres vivientes, condiciones ambientales, etc

Rocas Sedimentarias Macrofósiles Microfósiles

Rocas Sedimentarias Las rocas se deforman y se fracturan como resultado de los esfuerzos a los que está sometida la corteza, formando pliegues y fallas

Conceptos básicos sobre cuencas sedimentarias Cuencas sedimentarias son áreas donde se depositan sedimentos a ratas considerablemente más altas que en áreas vecinas y por lo tanto se acumulan mayores espesores. Los sedimentos se acumulan en virtud de la subsidencia. Carga

Conceptos básicos sobre cuencas sedimentarias Las cuencas sedimentarias tienen historias evolutivas complejas que dependen de la variación del nivel del mar y los eventos tectónicos a lo largo de la historia geológica

Conceptos básicos sobre cuencas sedimentarias 4. Las mayoría de cuencas sedimentarias aun son activas (en Colombia todas). La columna sedimentaria sigue subsidiendo y la fallas siguen actuando Valle Medio del Magdalena Cordillera

Conceptos básicos sobre cuencas sedimentarias Actualmente las cuencas se estudian bajo el concepto de placas tectónicas. Estas controlan su origen y evolución

Conceptos básicos sobre cuencas sedimentarias Clasificación de Cuencas 1. Cuencas de márgenes divergentes 2. Cuencas de márgenes convergentes 3. Cuencas de transformación y transcurrentes 4. Cuencas de colisión continental y sutura 5. Cuencas cratónicas

TIPOS DE ESFUERZOS Presión confinante: Presión confinante es igual en todas las direcciones y su efecto sobre las rocas es disminuir su volumen. Esfuerzo diferencial: es aquel que se aplica en una dirección determinada, existen los que provocan un acortamiento de un cuerpo rocoso (esfuerzos compresivos), y están aquellos que provocan un alargamiento del cuerpo (esfuerzos tensionales).

a) Compresión, es el más común, y produce una tendencia al acortamiento. b) Tensión, causa el estiramiento o alargamiento de los materiales a los que afecta. c) Cizalla, causa deslizamiento y traslación.

Deformación de las rocas Deformación dúctil Deformación frágil

IMPORTANCIA DE LA GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Identificación de estructuras que pueden ser trampas petrolíferas, como anticlinales, fallas, domos, en la búsqueda de agua subterránea, fracturamiento de las rocas, en la exploración de yacimientos, mineralizaciones

OBJETIVOS DE LA GEOLOGÍA ESTRUCTURAL • Levantamiento de planos geológicos ( determinación de estructuras primarias y secundarias) • Análisis de la deformación tectónica de las rocas • Reconocimiento de las estructuras tectónicas en un sector (fallas, diaclasas , pliegues, diques ). • Definición de áreas sísmicas. • Identificación de fallas activas • Recurrencias de grandes sismos